Устройства_приема_и_преобразования_сигналов. Устройства_приема_и_преобразования_сигналов_20063. Программа дисциплины по направлению подготовки
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
УСТРОЙСТВА ПРИЁМА И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ Учебная программа дисциплины Министерство образования и науки российской федерации Владивостокский государственный университет экономики и сервиса УСТРОЙСТВА ПРИЁМА И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ Учебная программа дисциплины по направлению подготовки 210400.62 Радиотехника. Средства радиоэлектронной борьбы 210700.62 Инфокоммуникационные технологии и системы связи. Защищенные системы и сети связи Владивосток Издательство ВГУЭС 2013 ББК 32.841 Рабочая программа учебной дисциплины 20063 «Устройства приёма и преобразования сигналов» составлена в соответствии с требованиями ООП: 210400.62 Радиотехника. Средства радиоэлектронной борьбы и 210700.62 Инфокоммуникационные технологии и системы связи. Защищенные системы и сети связи на базе ФГОС ВПО. Составитель: Левашов Ю.А., доцент кафедры электроники. Утверждена на заседании кафедры от 16.02.2011 г., протокол № 5, редакция 2013 г. Рекомендована к изданию учебно-методической комиссией Института информатики, инноваций и бизнес-систем ВГУЭС. © Издательство Владивостокский государственный университет экономики и сервиса, 2013 ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Устройства приёма и преобразования сигналов» является одной из основных для подготовки бакалавров по направлениям «Радиотехника» и «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». Ее актуальность обусловлена тем, что на ее основе изучается ряд последующих профессиональных дисциплин: «Теоретические основы радиоэлектронной борьбы», «Телекоммуникационные технологии защищенных систем связи», «Общая теория связи», «Теория и техника радиолокации и радионавигации», «Основы телевидения и радиовещания». Роль и место дисциплины «Устройства приема и преобразования сигналов» в структуре учебных планов направлений «Радиотехника» и «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» состоят в том, что в ней изучаются две основные проблемы, лежащие в основе проектирования и эксплуатации радиоэлектронных систем и систем связи. Таким образом, компетенции, формируемые в результате изучения дисциплины, являются инструментом для математического моделирования и последующего проектирования реальных радиотехнических систем. Рабочая программа учебной дисциплины «Устройства приема и преобразования сигналов» составлена в соответствии с требованиями ООП 210400.62 «Радиотехника. Средства радиоэлектронной борьбы» и 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи. Защищенные системы и сети связи» на базе ФГОС ВПО. 1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 1.1 Цели освоения учебной дисциплины Целью освоения дисциплины «Устройства приема и преобразования сигналов» является обеспечение профессиональной подготовки по радиотехнике, необходимое для успешного изучения профессиональных дисциплин учебного плана. В соответствии с общими целями подготовки бакалавров по направлениям «Радиотехника» и «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» изучение дисциплины «Устройства приема и преобразования сигналов» должно заложить систему знаний, умений и навыков в области проектирования и эксплуатации радиоэлектронных устройств и систем связи. 1.2 Место учебной дисциплины в структуре ООП (связь с другими дисциплинами) Место дисциплины в структуре основной образовательной программы (ООП) ВПО ООП Форма обучения Блок Трудоемко сть (З.Е.) Форма промежут. контроля 210400.62 Радиотехника. Средства радиоэлектронной борьбы ОФО Б.3/Базовая часть 4 Э 210700.62 Инфокоммуникационн ые технологии и системы связи. Защищенные системы и сети связи ОФО Б.3/Вариатив ная часть 4 Э Для освоения дисциплины «Устройства приёма и преобразования сигналов» студент должен: знать технологию работы на персональном компьютере в современных информационных средах, математические модели основных классов радиотехнических сигналов и устройств для их обработки, аппаратуру и методы измерения параметров радиоэлектронных устройств, аналоговую и цифровую схемотехнику; уметь применять математические методы для решения практических задач, применять физические законы для решения практических задач, использовать стандартные пакеты прикладных программ для решения практических задач; владеть навыками решения дифференциальных и разностных уравнений, дифференциального и интегрального исчисления, навыками практического применения законов физики, методами поиска и обмена информацией в глобальных компьютерных сетях. Дисциплина «Устройства приёма и преобразования сигналов» базируется на освоении дисциплин «Основы теории цепей», «Электроника», «Радиотехнические цепи и сигналы», «Метрология, стандартизация и сертификация», «Схемотехника аналоговых электронных устройств», «Цифровые устройства и микропроцессоры», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Радиоавтоматика». На основе дисциплины «Устройства приёма и преобразования сигналов» базируется изучение следующих дисциплин: «Теоретические основы радиоэлектронной борьбы», «Телекоммуникационные технологии защищенных систем связи», «Общая теория связи», «Теория и техника радиолокации и радионавигации», «Основы телевидения и радиовещания», а также профессиональный практикум, курсовое проектирование, производственные практики, подготовка выпускной квалификационной работы. 1.3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения учебной дисциплины В результате изучения дисциплины будут сформированы следующие компетенции: Результаты освоения дисциплины (формируемые компетенции и ЗУВ) ООП Вид компетенций Компетенции 210400.62 Радиотехника. Средства радиоэлектронной борьбы Профессиональные ПК-3 готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности 210700.62 Инфокоммуникационные технологии и системы связи. Защищенные системы и сети связи Профессиональные ПК-14 уметь проводить расчеты по проекту сетей, сооружений и средств связи в соответствии с техническим заданием с использованием как стандартных методов, приемов и средств автоматизации проектирования, так и самостоятельно создаваемых оригинальных программ; уметь проводить технико-экономическое обоснования проектных расчетов с использованием современных подходов и методов ПК-18 способностью спланировать и провести необходимые экспериментальные исследования, по их результатам построить адекватную модель, использовать ее в дальнейшем при решении задач создания и эксплуатации инфокоммуникационного оборудования В результате освоения дисциплины у обучающегося должны быть сформированы знания, умения, владения: Формируемые знания, умения, владения ООП Коды компетенций Знания, Умения, Владение 210400.62 Радиотехника. Средства радиоэлектронной борьбы ПК-3 Знания: основные структуры и схемотехнику устройств приема и обработки сигналов Умения: учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности Владения: методами построения радиотехнических устройств на основе микропроцессоров и микропроцессорных систем 210700.62 Инфокоммуникацион ные технологии и системы связи. Защищенные системы и сети связи ПК-14 Знания: принципы, основные алгоритмы и устройства цифровой обработки сигналов Владения: навыками практической работы с лабораторными макетами аналоговых и цифровых устройств ПК-18 Знания: элементную базу и схемотехнику аналоговых, цифровых и микропроцессорных устройств электросвязи, осуществляющих усиление, фильтрацию, генерацию и обработку сигналов, особенности микроминиатюризаци и таких устройств на базе применения интегральных микросхем Умения: проводить математический анализ физических процессов в аналоговых и цифровых устройствах формирования, преобразования и обработки сигналов, оценивать реальные и предельные возможности пропускной способности и помехоустойчивости телекоммуникационн ых систем 1.4 Основные виды занятий и особенности их проведения Объем и сроки изучения дисциплины Общая трудоемкость дисциплины «Устройства приема и преобразования сигналов» составляет: 4 зачетные единицы, 144 часов. Из них 51 час – аудиторной работы, 57 часов – самостоятельной работы. Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, составляет 70 % процентов аудиторных занятий. Промежуточная аттестация по курсу – экзамен (36 часов). Дисциплина «Устройства приема и преобразования сигналов» включает в себя: - лекционные занятия; - лабораторные занятия; - практические занятия, в том числе в форме семинаров, коллоквиумов, разбора конкретных ситуаций; - консультации; - самостоятельная работа студентов; - научные семинары; - участие в студенческих конференциях. 1.5 Виды контроля и отчетности по дисциплине В соответствии с Положением о рейтинговой системе оценки успеваемости студентов во Владивостокском государственном университете экономики и сервиса в ходе изучения дисциплины предусматриваются следующие виды контроля знаний студентов: текущая и промежуточная (семестровая) аттестации. Текущая аттестация студентов осуществляется по результатам оценки уровня компетенций в ходе проведения экспресс-контрольных работ на лекционных занятиях, оценки качества выполнения индивидуальных домашних заданий и активности студента на практических занятиях, а также по результатам выполнения и качества защиты отчетов по лабораторным работам. Экзамен по дисциплине проводится в устной форме. 2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1 Темы лекций Тема 1. Общие сведения об устройствах приема и преобразования сигналов (2 часа) Предмет, содержание и задачи изучения дисциплины. Краткий исторический очерк развития техники радиоприема. Связь отдельных этапов ее развития с эволюцией в соответствующих областях радиоэлектроники. Назначение, функции и классификация устройств приема и преобразования сигналов, их использование в различных радиотехнических системах. Структурные принципы реализации основных функций устройств приема и преобразования сигналов. Построение приемных устройств различных диапазонов волн с различными типами модуляции несущей. Основные характеристики и параметры радиоприемных устройств: шумовые параметры и чувствительность, частотная избирательность (односигнальная и многосигнальная), рабочий диапазон частот, искажение принимаемых и обрабатываемых сигналов, электромагнитная совместимость. Основные типы усилительных и генераторных приборов. Тема 2. Входные цепи (2 часа) Назначение, классификация и требования к входным цепям (ВЦ). Задача предварительной фильтрации помех и согласование по мощности входного сигнала. Анализ одноконтурной и многоконтурной ВЦ. Работа ВЦ с антеннами различных видов. Перестройка ВЦ в рабочем диапазоне частот. Коэффициент шума ВЦ и методы его применения. Особенности построения и конструкций ВЦ различных диапазонах волн. Тема 3. Усилители и фильтры (2 часа) Назначение, классификация и требования к усилителям радиосигналов (УРС). Обобщенные структурные схемы УРС. Общая теория устойчивости УРС. Методы повышения устойчивости. Условия получения максимального усиления мощности сигнала. Анализ коэффициента шума УРС и ВЦ. Режим согласования тракта по шумам и сравнение его с режимом согласования по мощности. Оптимизация шумовых параметров УРС. Методы уменьшения коэффициента шума радиоприемных устройств. 9 Работа резонансного усилителя в диапазоне частот. Полосовые усилители и их применения в радиоприемных устройствах. Тракты с распределительной и сосредоточенной избирательностью. Особенности полосовых усилителей с различными видами фильтров: LC-фильтров, пьезоэлектрических, электромеханических, на поверхностных акустических волнах. Использование активных фильтров в технике усиления радиосигнала. Схемотехника усилительных трактов радиоприемных устройств. Тема 4. Преобразователи частоты (2 часа) Назначение, классификация и требования к преобразователям частоты (ПЧ). Обобщенная структурная схема ПЧ и ее элементы. Общая теория преобразования частоты. Параметры и характеристики ПЧ. Особенности гетеродинов ПЧ. Влияние характеристик гетеродина на работу ПЧ. Синтезаторы частот в радиоприемных устройствах: принцип действия, основные структурные схемы и характеристики. Сопряжение настроек гетеродина и преселектора. Однократная и многократная преобразование частоты. ПЧ различных диапазонов волн. Транзисторные ПЧ и ПЧ на основе перемножителей сигналов. Диодные ПЧ, их анализ, виды (балансные, кольцевые). Тема 5. Демодуляторы (3 часа) Назначение, классификация и требования к демодуляторам (детекторам). Обобщенные структурные схемы детекторов их элементы. Амплитудные детекторы. Общая теория детектирования сигналов с АМ. Искажение в диодном детекторе, методы их уменьшения. Схемы амплитудных детекторов: диодные, транзисторные, на операционных усилителях. Детекторы сигналов с ЧМ: частотно-амплитудные, частотно-фазовые, частотно-импульсные. Ограничение амплитуды колебаний в трактах с детекторами сигналов с угловой модуляцией. Детекторы сигналов: виды, основные характеристики, методы их улучшения. Использование перемножителей в детекторов ФМ сигналов. Детекторы радиоимпульсных и дискретных сигналов. Переходной режим работы детектора и его влияние на искажение сигнала. Тема 6. Управление и регулирование в устройствах приема и преобразования сигналов (2 часа) Назначение, классификация видов управления и регулировке в технике радиоприема, требования к ним. Настройка радиоприемных устройств. Системы настройки радиоприемных устройств на заданную частоту. Электронная перестройка колебательных контуров. Программная настройка: автопоиск сигнала, «запоминание» избранных каналов приема. Цифровой отчет частоты настройки. Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) в устройствах приема и обработки сигналов. Принципы действия систем АПЧ гетеродинов радиоприемных устройств. Полоса захвата и полоса удержания. Аналоговые устройства автоподстройки. Фазовая АПЧ: принцип действия, характеристики. Цифровые системы АПЧ. Схемотехника цифровых систем АПЧ. Автоматическая регулировка усиления (АРУ) в радиоприемных устройствах. Принципы действия, структурные схемы и характеристики. Устойчивость и быстродействие АРУ, ее влияние на искажение принимаемых сигналов. Схемотехника систем АРУ. Требования к отдельным элементам. Другие виды ручных и автоматических регулировок: полосы пропускания, режектирование мощных помех и др. Программное управление работы радиоприемных устройств. Отображение информации о работе радиоприемных устройств. Тема 7. Цифровые устройства приема и преобразования сигналов (2 часа) Использование методов цифровой обработки сигналов в радиоприемных устройствах. Цифровая обработка дискретных и аналоговых сигналов. Структурные схемы цифровых радиоприемных устройств (ЦРПУ). Аналого-цифровые преобразователи в ЦРПУ. Особенности дискретизации и квантования сигналов в ЦРПУ. Цифровые и дискретные фильтры в ЦРПУ. Цифровые демодуляторы сигналов. Демодуляторы цифрового АМ-сигнала. Демодуляторы цифрового ЧМ-сигнала. Когерентные и квазикогерентные демодуляторы цифрового ФМ-сигнала. Цифровые синтезаторы частот с прямым и косвенным синтезом. Синтезатор частоты с кольцом ФАПЧ. Синтезатор частоты на базе компаратора кодов. Использование микропроцессоров в устройствах приема и преобразования сигналов. Цифровые сигнальные процессоры. Основные функции, характеристики, перспективы дальнейшего развития цифровой обработки сигналов. Тема 8. Помехи радиоприему и методы борьбы с ними (2 часа) Прохождение помех через тракт радиоприема. Прохождение сосредоточенных помех через линейный и нелинейный тракты. Виды мультипликативного и аддитивного поражения приема: перекрестная модуляция, блокирование, интермодуляция. Структурные методы защиты тракта приема от нелинейного поражения. Прохождение фильтрационной помехи через линейный тракт, преобразователь частоты и демодулятор. Методы повышения отношения сигнал/шум в тракте приема и преобразования сигналов. Прохождение импульсной помехи через радиоприемные устройства. Способы управления отношения сигнал/помеха. Совместные воздействия на радиоприемные устройства радиосигнала и помех различных видов. Особенности индустриальных помех и методы борьбы с ними. Влияние радиоприемных устройств на характеристики электромагнитной совместимости радиосистем и радиоустройств. Связь характеристик электромагнитной совместимости с параметрами радиоприемных устройств. Методы улучшения внутрисистемной и внутриаппаратурной электромагнитной совместимости. 2.2 Перечень тем практических занятий Тема 1. Общие сведения об устройствах приема и преобразования сигналов (2 часа; семинар) Назначение, функции и классификация устройств приема и преобразования сигналов, их использование в различных радиотехнических системах. Структурные принципы реализации основных функций устройств приема и преобразования сигналов. Построение приемных устройств различных диапазонов волн с различными типами модуляции несущей. Основные характеристики и параметры радиоприемных устройств: шумовые параметры и чувствительность, частотная избирательность (односигнальная и многосигнальная), рабочий диапазон частот, искажение принимаемых и обрабатываемых сигналов, электромагнитная совместимость. Основные типы усилительных и генераторных приборов. |